ابررسانایی یک پدیده فیزیکی است که در آن مقاومت الکتریکی یک ماده در دمای بحرانی معینی به صفر می رسد.نظریه Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) توضیح مؤثری است که ابررسانایی را در اکثر مواد توصیف می کند.این نشان می‌دهد که جفت‌های الکترون کوپر در شبکه کریستالی در دمای به اندازه کافی پایین تشکیل می‌شوند و ابررسانایی BCS از تراکم آنها ناشی می‌شود.گرچه گرافن خود یک رسانای الکتریکی عالی است، اما به دلیل سرکوب برهمکنش الکترون-فونون، ابررسانایی BCS را از خود نشان نمی دهد.به همین دلیل است که اکثر رساناهای "خوب" (مانند طلا و مس) ابررساناهای "بد" هستند.
محققان مرکز فیزیک نظری سیستم‌های پیچیده (PCS) در موسسه علوم پایه (IBS، کره جنوبی) مکانیسم جایگزین جدیدی را برای دستیابی به ابررسانایی در گرافن گزارش کردند.آنها با پیشنهاد یک سیستم هیبریدی متشکل از گرافن و میعانات دو بعدی بوز-اینشتین (BEC) به این موفقیت دست یافتند.این تحقیق در مجله 2D Materials منتشر شد.
یک سیستم ترکیبی متشکل از گاز الکترون (لایه بالایی) در گرافن، جدا از میعانات دو بعدی بوز-انیشتین، که توسط اکسایتون‌های غیرمستقیم (لایه‌های آبی و قرمز) نشان داده می‌شود.الکترون ها و اکسیتون ها در گرافن توسط نیروی کولن جفت می شوند.
(الف) وابستگی دمایی شکاف ابررسانا در فرآیند بوگولون واسطه با تصحیح دما (خط چین) و بدون اصلاح دما (خط جامد).(ب) دمای بحرانی انتقال ابررسانا به عنوان تابعی از چگالی میعانات برای برهمکنش‌های بوگولون با (خط چین قرمز) و بدون (خط جامد سیاه) اصلاح دما.خط نقطه چین آبی دمای انتقال BKT را به عنوان تابعی از چگالی میعانات نشان می دهد.
علاوه بر ابررسانایی، BEC پدیده دیگری است که در دماهای پایین رخ می دهد.این پنجمین حالت ماده است که برای اولین بار توسط انیشتین در سال 1924 پیش‌بینی شد. تشکیل BEC زمانی اتفاق می‌افتد که اتم‌های کم‌انرژی با هم جمع می‌شوند و وارد یک حالت انرژی می‌شوند، که زمینه‌ای برای تحقیقات گسترده در فیزیک ماده متراکم است.سیستم هیبریدی بوز-فرمی اساساً برهمکنش لایه ای از الکترون ها با لایه ای از بوزون ها مانند اکسایتون های غیرمستقیم، اکسایتون-پلارون ها و غیره را نشان می دهد.تعامل بین ذرات بوز و فرمی منجر به پدیده‌های بدیع و جذاب مختلفی شد که علاقه هر دو طرف را برانگیخت.نمای پایه و کاربردی گرا.
در این کار، محققان یک مکانیسم ابررسانای جدید در گرافن را گزارش کردند که به دلیل برهمکنش بین الکترون‌ها و "بوگولون‌ها" به جای فونون‌ها در یک سیستم معمولی BCS است.بوگولون ها یا شبه ذرات بوگولیوبوف تحریکاتی در BEC هستند که ویژگی های خاصی از ذرات دارند.در محدوده پارامترهای خاصی، این مکانیسم اجازه می دهد تا دمای بحرانی ابررسانا در گرافن به 70 کلوین برسد.محققان همچنین یک نظریه میکروسکوپی BCS را توسعه داده اند که به طور خاص بر روی سیستم های مبتنی بر گرافن هیبریدی جدید تمرکز دارد.مدلی که آنها پیشنهاد کردند همچنین پیش‌بینی می‌کند که خواص ابررسانا می‌تواند با دما افزایش یابد و در نتیجه شکاف ابررسانا به دمای غیر یکنواخت وابسته شود.
علاوه بر این، مطالعات نشان داده است که پراکندگی دیراک گرافن در این طرح با واسطه بوگولون حفظ شده است.این نشان می دهد که این مکانیسم ابررسانا شامل الکترون هایی با پراکندگی نسبیتی است و این پدیده در فیزیک ماده متراکم به خوبی کاوش نشده است.
این کار راه دیگری را برای دستیابی به ابررسانایی در دمای بالا نشان می دهد.در عین حال، با کنترل خواص میعانات، می توانیم ابررسانایی گرافن را تنظیم کنیم.این روش دیگری را برای کنترل دستگاه های ابررسانا در آینده نشان می دهد.
زمان ارسال: ژوئیه-16-2021 
